Veröffentlichungen und Präsentationen

日用玻璃陶瓷呈乳白色泽、表面致密易洁，因而被广泛用作餐具材料。全电熔窑是其生产流程中的核心热工设备，依靠钼电极将电能转化为焦耳热直接加热玻璃液，其熔制过程是决定产品质量的关键工序。窑内电场、温度场与流场之间存在强耦合关系，温度分布不均会诱发玻璃液对流异常与熔制不充分，直接影响产品质量并缩短窑炉使用寿命，而传统经验设计难以准确预测窑内实际工况。为此，本研究基于 COMSOL Multiphysics 建立了 30 t/d 日用玻璃陶瓷全电熔窑的三维电—热—流多物理场耦合模型，包含三个物理场子模型：① 电流场（准静态），求解电势与电流密度分布，并将焦耳热作为体积热源项引入能量方程；② 固体与流体传热场，计及窑壁散热以及玻璃液的导热与对流换热；③ 层流场，求解熔融玻璃液的流动特性。结果表明：电流主要集中于电极附近区域，电极表面电流密度低于 1 A/cm²；玻璃液整体温度稳定维持在 1300~1400 ℃，高温区位于电极区；窑内形成"中心内环 + 电极外环"的双环流结构，流动由自然对流主导。参数化研究表明，当电极位置 D = 0.4 m、配合料层厚度 t = 0.3 m 时，窑内温度分布最为均匀；降低壁面换热系数与提高电极电压均可显著改善流液洞处玻璃液的温度均匀性。该模型可直接用于指导全电熔窑的电极布置与熔制工艺参数设计，为日用玻璃陶瓷窑炉的数字化设计与优化提供理论依据与工程工具。